一種基于瘦客戶機(jī)的多路信息展示系統(tǒng)

肖 健 鄭 超 郭 冰 林巖釗

（福建省地震局,福建 福州 350003）

我國是世界上災(zāi)害最為嚴(yán)重的國家之一,突發(fā)事件易發(fā)多發(fā),面對嚴(yán)竣復(fù)雜的自然災(zāi)害和安全生產(chǎn)形勢,建設(shè)應(yīng)急指揮信息系統(tǒng)迫在眉睫。

應(yīng)急指揮系信息系統(tǒng)是以現(xiàn)代信息通信技術(shù)為支撐,軟、硬件相結(jié)合的突發(fā)公共事件應(yīng)急保障技術(shù)系統(tǒng),具備日常管理、風(fēng)險分析、監(jiān)測監(jiān)控、預(yù)測預(yù)警、動態(tài)決策、綜合協(xié)調(diào)、應(yīng)急聯(lián)動與總結(jié)評估等多方面功能,是實施應(yīng)急預(yù)案、實現(xiàn)應(yīng)急指揮決策的載體。建設(shè)應(yīng)急平臺可為提高政府處置突發(fā)事件的能力、增強(qiáng)決策的科學(xué)性,具有重要意義[1]。

經(jīng)過多年的努力,我國地震、防洪、消防、民防、公安、市政、海上搜救、森林火災(zāi)、礦山和化學(xué)等專業(yè)領(lǐng)域都建立了各自的應(yīng)急信息管理和應(yīng)急通訊系統(tǒng),在各領(lǐng)域的應(yīng)急救援工作中發(fā)揮了重要作用[2-3]。

1 現(xiàn)狀

福建省地震局信息中心建立7*24 小時值班制度,日常值班人員需要對主要的技術(shù)系統(tǒng)運行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控,系統(tǒng)一旦發(fā)生故障,需要第一時間排查,查清故障原因后及時聯(lián)系相關(guān)業(yè)務(wù)部門運維人員。

當(dāng)前,值班室配置了一套由6 臺(兩行三列) 威創(chuàng)L-PH4209 工業(yè)級專業(yè)顯示器組成的屏幕墻,如圖1 所示。

2 信號源

值班室需要在屏幕墻展示的信號包括：臺網(wǎng)狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)、地震預(yù)警處理界面、地震預(yù)警發(fā)布界面、地震預(yù)警客戶端、城市烈度界面和震動圖界面。其中：

臺網(wǎng)狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)主要是監(jiān)控設(shè)定臺網(wǎng)范圍內(nèi)的各個狀態(tài),包括臺站的實時波形,臺站當(dāng)前運行質(zhì)量：有無斷記,運行是否正常,有無卡擺等異常。斷記臺站會在界面上方滾動顯示,同時界面下方會有記錄。同時每個臺站的運行情況都有記錄,點擊可以查看臺站異常時的波形和PSD 圖。

地震預(yù)警處理界面主要功能為實時接收并顯示地震預(yù)警系統(tǒng)的發(fā)布結(jié)果,主要包括：接收到預(yù)警發(fā)布信息時,地圖區(qū)域會顯示每一報的地震的信息,P、S 走時圈；預(yù)警目標(biāo)區(qū)表格部分會動態(tài)顯示主要城市、生命線工程等預(yù)警目標(biāo)區(qū)的預(yù)警時間；右邊波形會按照觸發(fā)臺的順序依次向下排列；下方地震動信息列表和發(fā)布信息列表會顯示發(fā)布的每一報的前幾臺的處理信息,包括臺站的地震動峰值加速度PGA、地震動峰值速度PGV、地震動峰值位移PGD 等。該界面主要是動態(tài)和詳細(xì)的顯示地震預(yù)警系統(tǒng)的每個處理過程。

地震預(yù)警發(fā)布界面的主要功能為實時接收并顯示地震預(yù)警系統(tǒng)的發(fā)布結(jié)果,同時包括歷史地震預(yù)警發(fā)布結(jié)果的回放功能；左邊樹形結(jié)構(gòu)為地震事件列表,最新的地震排在最上方。選中某個事件,會在右邊顯示此次事件的發(fā)布結(jié)果,包括地震三要素信息,各預(yù)警目標(biāo)區(qū)的預(yù)警時間,發(fā)布對象等級等。

地震預(yù)警客戶端主要針對設(shè)定的某個城市進(jìn)行預(yù)警。接收到預(yù)警系統(tǒng)處理結(jié)果后,客戶端會顯示并動態(tài)更新此次地震事件的三要素信息,設(shè)定城市的預(yù)警時間和預(yù)測烈度。

城市烈度界面為烈度速報系統(tǒng)顯示界面,主要功能為實時接收并顯示烈度速報系統(tǒng)處理結(jié)果。左邊部分顯示各個臺站的實測烈度,右邊列表顯示此次地震信息和每個城市及其對應(yīng)的烈度值。

震動圖界面主要是接受烈度速報系統(tǒng)的處理結(jié)果,主要為一秒一秒顯示地震動的分布情況, 可以動態(tài)看出地震動的傳播過程。

3 需求分析

受限于值班室空間,無法在操作臺上部署6 路實時監(jiān)控系統(tǒng)（考慮到實時信號處理的復(fù)雜性和顯示的流暢性,至少需要3 臺高性能圖形工作站,并且每臺圖形工作站使用雙視頻輸出）。并且6 路實時監(jiān)控系統(tǒng)均為C/S 軟件架構(gòu),數(shù)據(jù)源為監(jiān)測流服務(wù)器,監(jiān)測業(yè)務(wù)處理軟件系統(tǒng)從流服務(wù)器上實時接收監(jiān)測數(shù)據(jù),在業(yè)務(wù)服務(wù)器上處理之后通過客戶端軟件展示出來。業(yè)務(wù)處理實時性強(qiáng),需消耗大量物理CPU 資源,顯示客戶端對GPU 資源占用大,否則會出現(xiàn)波形顯示延時,并且隨顯示時間增加而延時越來越長,最后出現(xiàn)波形重疊,在顯示屏幕上根本無法看清波形。

亟需一種可以通過單臺計算機(jī)遠(yuǎn)程控制多路（6 路以上）信號展示的方法,同時解決波形重疊等技術(shù)問題。

4 技術(shù)方案

根據(jù)前述6 套業(yè)務(wù)系統(tǒng)的特點,各業(yè)務(wù)系統(tǒng)的地震波數(shù)據(jù)圖表同時通過云桌面顯示可能出現(xiàn)延時問題,為防止延時及花屏等現(xiàn)象的發(fā)生,主要采取如下措施：

4.1 為dell PowerEdge R720 服務(wù)器配置2 顆Intel Xeon 十核處理器E5-2680V2（2.8Ghz,25M高速緩存）,8GB*8 內(nèi)存,2 塊600G 15k rpm 3.5 英寸SAS 熱插拔硬盤,保證10 套虛擬桌面同時開啟時,CPU,內(nèi)存及硬盤轉(zhuǎn)速資源足夠支撐監(jiān)測業(yè)務(wù)軟件的運行需要；

4.2 利用NVIDIA GRID K2 GPU 顯卡（包含4 顆高端Kepler GPU 和8GB 顯存,3072 個CUDA 核心）虛擬化技術(shù),保證各虛擬桌面的顯示處理能力。

4.3 顯示云桌面升騰C30 云終端配置AMD Fusion平臺處理器,集成AMD 的GPU 技術(shù),配合Hudson-M1南橋芯片,支持Citrix、VMware、Microsoft 虛擬化方案,提供高性能的多媒體、圖形處理能力,保證快捷的業(yè)務(wù)處理速度。

4.4 網(wǎng)絡(luò)保證10M以上的傳輸速率,對C30 云終端在軟件安裝完成后開啟寫保護(hù),對網(wǎng)絡(luò)交換設(shè)備開啟防ARP 欺騙,啟用病毒防范ACL 等措施,防止病毒感染造成網(wǎng)絡(luò)堵塞而引起顯示延遲。

4.5 對虛擬桌面系統(tǒng)中開啟Directx 及openGL 支持。瘦客戶機(jī)(thin client)是使用專業(yè)嵌入式處理器、小型本地DOM電子盤、精簡版操作系統(tǒng)的基于PC 工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計的小型行業(yè)專用商用PC。配置包含專業(yè)的低功耗、高運算功能的嵌入式處理器。瘦客戶機(jī)是一種新型無盤工作站,由于瘦客戶機(jī)沒有可移除的部件（本地系統(tǒng)內(nèi)存、網(wǎng)絡(luò)適配器、顯卡和其它外設(shè)的標(biāo)配輸入/輸出部件）,既可以完成高水平的任務(wù),并且兼容性與最新型的軟件和病毒防護(hù)保持著同步發(fā)展,也可以提供比普通PC更加安全可靠的使用環(huán)境,以及更低的功耗,更高的安全性。

在dell PowerEdge R720 上部署升騰資訊CT Vision[4]軟件系統(tǒng)（桌面虛擬化操作系統(tǒng)+顯示優(yōu)化組件）,部署10 個虛擬桌面,6 個虛擬桌面對應(yīng)6 臺瘦客戶機(jī),剩余4 個用于智能手機(jī)等移動終端遠(yuǎn)程連接。同時6 臺瘦客戶機(jī)與6 塊威創(chuàng)L-PH4209 工業(yè)級專業(yè)顯示器連接,進(jìn)行系統(tǒng)展示,整個系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2 所示。

系統(tǒng)的邏輯拓?fù)鋱D如圖3 所示。CT Vision 可從一個集中管理界面輕松管理數(shù)萬個終端用戶。因CT Vision授權(quán)方式為并發(fā)用戶的許可證模式,因此可以10 個用戶同時遠(yuǎn)程連接進(jìn)云桌面。

升騰CT Vision-Powered by VMware Horizon View是全新的國產(chǎn)化桌面云軟件平臺,可為終端用戶提供自由的IT 使用體驗,同時充分滿足IT 管理和控制的需求。CT Vision 完全基于VMware Horizon View,具備其所有國際領(lǐng)先的虛擬化技術(shù),并融入了更適合中國用戶使用需求的桌面解決方案領(lǐng)先技術(shù)。其不僅能使用戶自由使用軟件與硬件資源（包括所有傳統(tǒng)的應(yīng)用程序與外設(shè)設(shè)備）,更使IT 能夠簡化和自動執(zhí)行成千上萬個桌面的管理,并以桌面服務(wù)的形式從數(shù)據(jù)中心安全地向用戶交付桌面,達(dá)到傳統(tǒng)PC 無法企及的安全性、可用性和可靠性。通過根據(jù)用戶需要隨時隨地為任何設(shè)備提供對應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)的安全訪問,CT Vision 可為終端用戶提供最高級別的流動性和靈活性。

5 實際運行情況

5.1 安裝虛擬機(jī)

通過網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃,利用VMware vSphere Client 配置相應(yīng)的虛擬機(jī),并安裝相應(yīng)的操作系統(tǒng),如圖4 所示。

圖5 為安裝CentOS 虛擬機(jī)的示意圖,與傳統(tǒng)的安裝步驟相同,也可以采用模板進(jìn)行安裝,這里不再贅述。

5.2 使用虛擬機(jī)

待全部虛擬機(jī)安裝完畢后,再安裝相應(yīng)的業(yè)務(wù)軟件,最后可通過VMware Horizon Client 軟件查看虛擬機(jī)列表,如圖6 所示,6 臺虛擬機(jī)分別部署對應(yīng)6 套業(yè)務(wù)系統(tǒng),并且與屏幕墻一一對應(yīng),達(dá)到設(shè)計的需求。

雙擊一個虛擬機(jī)即可以打開一個虛擬機(jī)桌面,如圖7 所示,其IP 地址為：10.35.208.4。

運行相應(yīng)的業(yè)務(wù)系統(tǒng)后,就可以實現(xiàn)信息展示,為減少篇幅,這里以臺站監(jiān)控系統(tǒng)為例,如圖8 所示,系統(tǒng)主要分為三個部分,標(biāo)題的信息提示（給出相應(yīng)的斷記臺站以及相應(yīng)的分量）,左側(cè)的地圖展示全省臺站運行情況（以不同的色標(biāo)對不同類型的臺站進(jìn)行標(biāo)注）,右側(cè)實時動態(tài)顯示波形（實時顯示各個臺站各個分量的實時波形）。

5.3 最終效果

值班室屏幕墻顯示6 路信息系統(tǒng)如圖9 所示。值班人員通過一臺計算機(jī)登錄VMware Horizon Client 軟件,對屏幕墻的6 路信息進(jìn)行調(diào)度,實現(xiàn)基于瘦客戶機(jī)的多路信息展示。

6 結(jié)論

本文面向福建省地震局信息中心當(dāng)前的實際需求,利用CT Vision 軟件部署6 個虛擬桌面,6 個虛擬桌面對應(yīng)6 臺升騰C30 瘦客戶機(jī)與業(yè)務(wù)系統(tǒng)一一對應(yīng),并將6個瘦客戶機(jī)的視頻輸出信號通過DVI 數(shù)據(jù)線連接到屏幕墻,實現(xiàn)基于瘦客戶機(jī)的多路信息展示系統(tǒng),解決地震波圖像7*24 小時大屏幕掛墻高清顯示,方便決策人員隨到隨看和使用移動終端查看數(shù)據(jù),實時掌握地震預(yù)警和監(jiān)測狀況。CT Vision 為國內(nèi)客戶提供了完整的國產(chǎn)化桌面虛擬化解決方案,利用瘦客戶機(jī)降低成本、豐富管理手段、簡化管理流程,提高最終用戶滿意度、帶來完美用戶體驗。